UASB在北京阿蘇衛填埋場滲瀝液處理中的應用

蘆旭飛，杜　　巍，張慶喜，朱加根，王進安，張維君，王成君

（北京環衛工程集團有限公司第二分公司阿蘇衛垃圾衛生填埋場，北京 100029）

UASB在北京阿蘇衛填埋場滲瀝液處理中的應用

蘆旭飛，杜巍，張慶喜，朱加根，王進安，張維君，王成君

（北京環衛工程集團有限公司第二分公司阿蘇衛垃圾衛生填埋場，北京 100029）

采用上流式厭氧污泥床反應器（UASB）對北京阿蘇衛填埋場滲瀝液處理工藝進行改造，并對UASB進行了運行調試，測定調試過程中水質指標，結果顯示：厭氧罐內揮發性脂肪酸（VFA）含量均控制在600 mg/L以內，水質沒有出現酸化現象；系統穩定運行后COD去除率為50%上下，氨氮含量略有下降。

垃圾滲瀝液處理；UASB反應器；工藝調試；COD去除率

1　　北京阿蘇衛填埋場滲瀝液處理概況

北京市阿蘇衛垃圾衛生填埋場滲瀝液處理設施于2008年進行工藝改造，處理規模達到600 t/d，處理工藝為“厭氧+膜生物反應器+納濾+反滲透”。該系統中厭氧處理前端滲瀝液中的泥砂未有效去除，其懸浮物高達17 000 mg/L以上，難以沉淀，導致厭氧反應器內泥砂量積累過多，減小了反應器有效容積，給厭氧及后續膜處理工藝運行帶來較大影響［1］。現有厭氧反應器采用的填料使用一定時限后必然脫落，并堵塞布水，使反應器運行效果逐漸變差，且更換填料周期長、施工危險系數高、影響處理廠整體運行，并對罐體安全產生不利影響［1］。生化處理環節（厭氧+硝化反硝化）產生的污泥未能及時排出系統，導致污泥有效成分少、反應效率低，且未設置污泥濃縮脫水裝置，即便將多余的污泥排出系統，其運輸效率也很低，運輸成本大、處理難度高。

上流式厭氧污泥床反應器（UASB）具有運行穩定、能耗低、負荷高、剩余污泥量少、抗沖擊負荷能力強等優點，在垃圾滲瀝液處理中的研究和應用越來越多［2］。UASB作為流化床反應器的一種，污水被引入反應器的底部，向上通過包含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床，從而使垃圾滲瀝液中的有機物氨氮等得到去除。對UASB在處理滲瀝液過程中的啟動特性、穩定運行效能以及影響因子均有所研究系統啟動時間、運行負荷、污泥濃度、溫度、堿度和微量元素均對處理效果產生影響［3-5］。

為了提高設備耐用年限，提高系統運行穩定性本次設計采用先進工藝，厭氧罐采用UASB，并對UASB進行了運行調試，測定調試過程中水質指標。

2　　厭氧工藝設計

厭氧罐罐體高11 m，直徑12 m，有效容積1 200 m3，設計容積負荷7.6 kg/（m3·d），設計進水流量小于300 m3/d，COD小于20 000 mg/L，SS小于4 000 mg/L，設計出水COD小于8 000 mg/L UASB選用分區域多點布水方式，布水均勻，不堵塞；增設三相分離器，使氣液固三相有效分離，截留微生物污泥；增設排泥排砂系統，將富余的污泥及預處理未截留的砂粒排出厭氧反應器；反應器內增設出水堰，采用環狀出水收集堰，溢流出水，確保多點均勻出水，防止短路發生；增設取樣系統，自罐內不同高度分別設取樣管接至罐體外近地面處，可根據運行需要隨時取到不同高度的水樣供化驗分析，實時了解反應器運行狀況及污泥形態；罐體內壁重新防腐，外壁保溫補缺，改造過程中，罐體開孔進出設備材料，內部工程完工后保溫補缺。

厭氧罐罐體組成分為罐體、布水系統、循環系統、取樣系統、排泥系統等幾個部分。UASB由3個功能區構成，即底部的布水區、中部的反應區、頂部的分離流出區，其中反應區為UASB的工作主體。由于上流式厭氧污泥床在反應器中集有大量高效顆粒化的厭氧污泥，因而大大提高了COD去除率，高出一般傳統的厭氧消化池2～3倍，減小了后續處理段的進水負荷，從而降低系統運行成本。

3　UASB工藝調試

3.1UASB啟動負荷

污泥投加完畢后，罐內注入清水，保證罐內的溫度處于30～37℃，這樣能夠保證污泥的活性，啟動過程相應縮短。本次投加的是好氧污泥，前1～2個月的菌種轉化時間內，不進水，好氧菌進行厭氧消化，慢慢滋生厭氧菌種。

啟動負荷按照0.3 kg/（m3·d）啟動，進水時，開啟外回流，稀釋進水濃度，否則局部的高污泥負荷會導致與廢水長時間接觸的污泥的死亡或者酸化，回流量調至40 m3/h，上升流速為0.4 m/h。在這個過程中慢慢給罐體升溫，升溫過程緩慢進行，每天均勻提升3℃，盡快將罐內溫度提升到33～37℃，并保持這個溫度。

維持上述狀態，做好水質監測工作。主要檢測進出水COD、氨氮、水溫、pH和揮發性脂肪酸（VFA）。充分正確掌握運行狀態，當出水水質穩定并且COD去除率在65%以上時，進入下一階段。

3.2UASB的負荷提升

3.2.1調試初期的負荷提升

維持罐內的溫度及pH的穩定，循環水量不變，負荷提高0.3 kg/（m3·d），調節池COD約8 000 mg/L，將進水量提升到120 m3/d左右，其他條件不變。

每次提升負荷后，UASB出水都會有COD和VFA的升高現象，有時候會出現COD及VFA升高再降低的情況，當COD及VFA穩定后具備再次提升負荷的條件后，進行下一次負荷的提升，每次提升幅度仍為0.3 kg/（m3·d）。

3.2.2調試后期的負荷提升

當容積負荷到3～4 kg/（m3·d）時，每次增大一些提升幅度。當上次提升負荷后，具備再次提升負荷條件后，進行負荷的再次提升，每次提升0.5 kg/（m3·d）。

如果提升負荷后出現COD及VFA大幅度升高且居高不下的情況，說明反應器的緩沖能力還不具備大幅度提升的條件，馬上將負荷恢復到提升前的水平并穩定運行，直到出水COD及VFA達到提升前的水平并具備提升條件后，以0.3kg/（m3·d）的幅度進行提升。

直到反應器容積負荷達到設計水平，穩定運行，調試成功。期間水質檢測控制同上述指標。

4　　運行效果

4.1厭氧罐VFA控制

VFA是厭氧罐調試過程中一個重要的檢測指標，能夠直接反映厭氧罐內厭氧菌種的酸化情況，進而反映菌種的生存狀況。良好的出水需要控制VFA在600mg/L以內。厭氧罐VFA控制效果見圖1。

圖1　　厭氧罐揮發性脂肪酸含量變化

由圖1可知，厭氧罐內VFA總體呈波動狀態，隨著時間的增加，VFA值呈降低趨勢，數值均處于控制標準線以下，調試后期VFA下降到200 mg/L左右，表明厭氧菌種生存環境良好，未出現菌種酸化現象。調試過程中的菌種均在調控范圍內，菌種培養良好，為厭氧去除有機污染物提供了先決條件。

4.2UASB運行處理效能

UASB進水量控制在250 m3/d左右，對反應器出水水質進行了檢測分析，出水COD和氨氮變化曲線如圖2和圖3所示。

圖2　　厭氧罐工藝調試過程中進出水COD變化

圖3　　厭氧罐氨氮濃度變化

進水COD低有利于UASB的啟動。初始進水濃度低一方面降低了反應的負荷，另一方面避免了有毒物質的積累，有利于污泥的生長和結團。本次調試過程，UASB進水COD負荷從5 415 mg/L左右逐漸增加到11 267 mg/L。由圖2可知，隨著進水COD負荷的增加，厭氧罐出水COD也逐漸增加，COD去除率略有波動，調試前期基本維持在65%左右。隨著進水COD負荷的進一步增加，COD去除率有所下降，調試后期去除率基本維持在50%上下，并能持續穩定運行。這說明厭氧微生物對環境有一定的適應能力，進水COD的提高，增加了微生物自身承受能力，COD去除效果產生波動。然而進水COD負荷高，達到生物的承載能力時，生物調節作用降低，COD去除率隨之降低。

由圖3可以看出，厭氧罐進水NH3—N穩定在2 700～3300mg/L，UASB調試前期出水NH3—N濃度隨著時間的增加逐漸上升，后期進出水NH3—N濃度保持穩定，數值比較接近，甚至出水NH3—N濃度超過進水NH3—N濃度。主要是因為在厭氧條件下，在微生物作用下，垃圾滲瀝液中一些復雜的大分子有機物質被分解成簡單的小分子物質，在分解過程中，大分子物質中的氮素以NH3—N的形式釋放出來，增加了水中NH3—N含量。

5　　結論

本次設計改造中厭氧罐采用UASB，并對UASB進行負荷啟動和負荷提升調試。研究表明低進水COD負荷有利于UASB系統的啟動，調試前期COD去除率在65%左右，調試后期COD去除率穩定在50%上下。UASB反應器進水COD為11 000 mg/L時，通過厭氧處理可以去除垃圾滲瀝液中1/2的COD負荷，且系統運行穩定，能夠滿足一般滲瀝液厭氧處理要求。

［1］ 王進安，劉學建，杜巍，等.北京阿蘇衛垃圾衛生填埋場滲瀝液處理［J］.環境衛生工程，2006，14（3）：15-17.

［2］ 班沖，宋豐明，許琳科，等.UASB處理垃圾滲瀝液系統的運行效能及影響因子［J］.江蘇農業科學，2012，40（6）：354-356.

［3］ 劉子旭，孫立平，李友玉，等.UASB啟動及不同濃度垃圾滲瀝液的處理效果［J］.環境工程學報，2013，7（5）：1621-1626.

［4］ 程五良，陳煜南，李曉雁，等.UASB反應器處理垃圾滲瀝液的啟動和運行效果研究［J］.中國給水排水，2010，26（23）：12-16.

［5］ 熊忠.上流式厭氧污泥床處理垃圾滲瀝液的研究［D］.重慶：重慶大學，2003.

Application of UASB Reactor in Leachate Treatment of Beijing Asuwei Waste Sanitary Landfill Site

Lu Xufei，Du Wei，Zhang Qingxi，Zhu Jiagen，Wang Jin’an，Zhang Weijun，Wang Chengjun
（Asuwei Waste Sanitary Landfill Site，The Second Branch Company，Beijing Environment Sanitation Engineering Group Co. Ltd.，Beijing100029）

The UASB reactor was used to reconstruct leachate treatment project of Beijing Asuwei Waste Sanitary Landfill Site，and the commissioning with the UASB reactor was executed.Water quality indicators were determinated in the debugging process，and the results showed that the VFA content in the anaerobic tank was controlled within 600 mg/L，which indicated that the water quality did not appear the acidified phenomenon.The COD removal efficiency dropped by 50%approximately and ammonia concentration showed a slight decline when operation stability in anaerobic system.

waste leachate treatment；UASB reactor；debugging process；COD removal

X703

B

1005-8206（2016）01-0017-03

蘆旭飛（1983—），工程師，主要從事于固體廢物處理和管理的研究。

E-mail：map_10@163.com。

2015-02-26